一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统及方法与流程

本发明涉及土木工程试验，尤其涉及一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统及方法。

背景技术：

1、现有大剪试验中，如图1所示，利用竖向施力模块对试样施加正应力，利用千斤顶对试样施加剪力，千斤顶支撑在左侧的支撑物上，再通过承压板把剪力施加在试样上，竖向受压的试样在逐渐增大的水平剪力的作用下逐渐被剪坏。施加水平力的机构，如千斤顶等，需要抵靠在其它支撑物上。在试验现场，被选作支撑物的是旁边的壁面或是其它支撑物，支撑物的牢固性难以得到保证，从而使得千斤顶等施力模块对试样施加的水平剪力的可靠性难以保证。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统及方法。

3、一方面，本发明提出了一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统，包括：

4、上盒，所述上盒套设在试样上部；

5、下盒，所述下盒套设在所述试样下部；

6、水平反力架，所述水平反力架与所述下盒固定为一体，所述下盒设置在所述水平反力架的端部；

7、水平施力模块，所述水平施力模块的一端抵靠在所述上盒上，所述水平施力模块远离所述上盒的一端抵靠在所述水平反力架侧壁，所述水平施力模块用于产生剪力；

8、竖向施力模块，所述竖向施力模块放置在所述试样上部，所述竖向施力模块用于产生正应力；

9、水平尺，所述水平尺用于测试所述上盒的水平位移。

10、在一些实施例中，在测试过程中，所述上盒在所述水平施力模块作用下产生水平位移。

11、在一些实施例中，所述上盒和所述下盒均为由前侧面、后侧面、左侧面、右侧面四个侧面组成的框式结构。

12、在一些实施例中，所述水平施力模块为千斤顶。

13、在一些实施例中，通过手动泵控制所述千斤顶的力。

14、在一些实施例中，所述千斤顶的一端抵靠在所述水平反力架侧壁上，所述千斤顶的另一端连接测力环。

15、在一些实施例中，所述测力环用于测试所述千斤顶施加的剪力，所述测力环远离所述千斤顶的一端抵靠在所述上盒上。

16、在一些实施例中，所述竖向施力模块通过竖向加压板对所述试样施加一定的正应力，所述竖向加压板设置在所述竖向施力模块与所述试样之间。

17、在一些实施例中，所述水平尺固定在所述下盒上。

18、另一方面，本发明提出了一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验方法，包括以下步骤：

19、记录剪切面横截面面积aj；

20、在需要测试的岩土中挖出试样，试样的底部与原地层岩土保持完整，并使预期的剪切面高于周围原岩一个下盒的高度；

21、将下盒与上盒先后套在试样上，上下盒与试件之间的缝隙用砂土填满，试样顶面用砂土找平，试样上方先后放置竖向加压板和竖向施力模块，记录施加在试样上的竖向力；

22、将水平尺与下盒固定，以方便测读上盒的相对位移，安装千斤顶，并使测力环抵靠在上盒的下部；

23、通过千斤顶由小到大向上盒施加水平方向位移序列ui，并记录与之相应的水平方向的力ti，当试样破坏或变形过大时，停止施加位移；

24、绘制水平力与位移曲线，并确定峰值水平力tmax，计算破坏时正应力σj与剪切应力τj；

25、试样全部完成后用最小二乘法整理出黏结力c与内摩擦角φ。

26、相对于现有技术，本发明的有益效果为：

27、本发明中通过将水平反力架与下盒固定，水平反力架作为支撑物确保了支撑物的可靠性；水平施力模块的一端抵靠在水平反力架侧壁，利用水平反力架为水平施力模块提供反作用力，确保了水平方向剪力的可靠性。

技术特征：

1.一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在测试过程中，所述上盒在所述水平施力模块作用下产生水平位移。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上盒和所述下盒均为由前侧面、后侧面、左侧面、右侧面四个侧面组成的框式结构。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水平施力模块为千斤顶。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，通过手动泵控制所述千斤顶的力。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述千斤顶的一端抵靠在所述水平反力架侧壁上，所述千斤顶的另一端连接测力环。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述测力环用于测试所述千斤顶施加的剪力，所述测力环远离所述千斤顶的一端抵靠在所述上盒上。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述竖向施力模块通过竖向加压板对所述试样施加一定的正应力，所述竖向加压板设置在所述竖向施力模块与所述试样之间。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水平尺固定在所述下盒上。

10.一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验方法，其特征在于，利用如权利要求1-9中任一所述的系统，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种具有水平反力架的岩土原位大剪试验系统，包括上盒、下盒、水平反力架、水平施力模块、竖向施力模块和水平尺，上盒套设在试样上部；下盒套设在试样下部；水平反力架与下盒固定为一体，下盒设置在水平反力架的端部；水平施力模块的一端抵靠在上盒上，水平施力模块远离上盒的一端抵靠在水平反力架侧壁，水平施力模块用于产生剪力；竖向施力模块放置在试样上部，竖向施力模块用于产生正应力；水平尺用于测试上盒的水平位移。本发明中通过将水平反力架与下盒固定，水平反力架作为支撑物确保了支撑物的可靠性；水平施力模块的一端抵靠在水平反力架侧壁，利用水平反力架为水平施力模块提供反作用力，确保了水平方向剪力的可靠性。

技术研发人员：李磊,姚再兴,樊强利,杨洋,刘宁宁,刘堉杉,曹牧,池津维,李凌峰,马少翀
受保护的技术使用者：中煤科工能源科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12